Photochromes organiques dans des materiaux hybrides pour l'optique ophtalmique et le stockage de l'imformation

Organic photochromes in hybrid materials for ophtalmic optics and information storage

• Auteur / Autrice : JOHN BITEAU
• Direction : Jean-Pierre Boilot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique

Résumé

Ce memoire presente une contribution a l'etude des interactions entre des photochromes organiques et des matrices hybrides organiques-inorganiques elaborees par voie sol-gel. Les principales applications visees pour ces materiaux sont la transmission variable pour l'optique ophtalmique et le stockage de l'information. Des interactions de diverse nature gouvernent le comportement du systeme photochromique (photo-coloration et decoloration). Nous resolvons d'abord le probleme de la faible solubilite des photochromes organiques dans les matrices hybrides tres polaires par la mise au point et l'etude de la preparation d'un sol organo-siliciepeu acide, contenant peu d'eau et constitue d'un solvant adapte au photochrome. L'etude cinetique et spectrale de differents photochromes (fulgide, dithienylethenes, spirooxazines et naphtopyranes) revele une dispersion des interactions au sein de la matrice, a l'origine d'une distribution gaussienne des energies d'activation de decoloration. La presence de groupements silanols residuels dans la matrice engendre des interactions de type liaison hydrogene. Un cas extreme de photochromisme inverse est meme observe pour une spirooxazine. Outre ces interactions specifiques, les forces de van der waals apparaissent comme primordiales. Une serie de spirooxazines et de naphtopyranes est etudiee dans des matrices a basse temperature de transition vitreuse et de polarite variable (matrice hybride polaire de tg = 45c et une matrice organique apolaire de tg = 100c). La vitesse de decoloration des spirooxazines depend fortement de la polarite du milieu contrairement aux naphtopyranes. Le traitement thermodynamique de la decoloration thermique revele les roles cles de la polarite et de la polarisabilite du couple photochrome/matrice dans les applications ophtalmiques. Enfin, les photochromes sans decoloration thermique, tels que les dithienylethenes, sont fonctionnalises pour constituer les precurseurs de materiaux a forte variation d'indice de refraction. Le resultat record, obtenu en dehors de la bande d'absorption du photochrome (n = 0,040 a 785 nm), montre le potentiel de ces materiaux pour l'optique guidee integree et le stockage reversible haute densite de l'information.